DE3426951C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselzapfendüse für die Kraftstoffeinspritzung bei einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere Vorkammermaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a throttle valve nozzle for the fuel injection at an air compression Internal combustion engine, especially prechamber machine, after the preamble of claim 1.

Bekanntlich treten bei Drosselzapfendüsen nach einer be­ stimmten Motorbetriebszeit Verkokungsrückstände an der Spritzlochwandung im Düsenkörper und dem drosselnden Nadelzapfen der Düsennadel auf. Der Drosselringspalt ver­ kleinert sich durch die zunehmende Koksanlagerung und be­ wirkt einen unkontrollierbaren Mengenverlauf, eine ver­ änderte Strahlform und Zerstäubung sowie eine unzureichende Verbrennung, die zu erhöhten Verbrennungsgeräuschen und schließlich zu einer Verschlechterung der schädlichen Abgasbestandteile führt.As is well known, throttle valve nozzles occur after a be coking residues on the engine Spray hole wall in the nozzle body and the throttling Needle of the nozzle needle. The throttle ring gap ver diminishes due to the increasing coke deposit and be causes an uncontrollable flow of quantities, a ver changed jet shape and atomization as well as an insufficient Combustion leading to increased combustion noises and eventually worsening the harmful Exhaust components leads.

Um diesen Mängeln entgegenwirken zu können, ist bei einer Drosselzapfendüse nach der DE-OS 28 09 414 der drosselnde Nadelzapfen mit einer zu einer Längsachse parallel ver­ laufenden Abflachung versehen. Ein voll zufriedenstellender Einspritzmengenverlauf konnte mit dieser Ausführung auf Dauer jedoch noch nicht erreicht werden. Es zeigte sich nämlich, daß mit zunehmender Betriebszeit die Verkokung in dem bevorzugten drosselnden Durchlaßquerschnitt ein Maß erreichte, durch welches sich insbesondere im Leerlaufbetrieb, also bei kleinen Einspritzmengen, aber auch im Teillastbetrieb eine für die an­ gestrebte Verbrennung unzureichende Zerstäubung ergab.In order to counteract these deficiencies, one is Throttle pin nozzle according to DE-OS 28 09 414 the throttling Pin with a ver parallel to a longitudinal axis continuous flattening. A fully satisfactory  Injection volume history could last with this version however cannot be achieved yet. It turned out that with increasing operating time the coking in the preferred throttling passage cross-section reached by which is particularly noticeable in idle mode, i.e. with small ones Injection quantities, but also one for the other in partial load operation desired combustion resulted in insufficient atomization.

Aus der DE-OS 27 09 917 ist eine Drosselzapfendüse bekannt, bei der der drosselnde, einen Ringspalt steuernde Nadelzapfen ko­ nisch sich zur Brennraumseite hin verjüngend ausgebildet ist bzw. sich aus konischen Teilabschnitten zusammensetzt und bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse vollständig in das Spritzloch eintaucht bzw. nur geringfügig aus diesem heraus­ ragt. Der zwischen Nadelzapfen und Spritzloch gebildete Ring­ querschnitt vergrößert sich beim Aufwärtshub sobald die Düsen­ nadel von ihrem Sitz abhebt. Hier soll ein plötzliches Aufhören der Drosselwirkung vermieden werden. Ein Hinweis darauf, wie sich dieser Drosselzapfenverlauf bzgl. einer Bildung von Koks­ ansätzen verhält, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.From DE-OS 27 09 917 a throttle pin nozzle is known in the throttling needle pin controlling an annular gap ko nich is tapered towards the combustion chamber side or is composed of conical sections and at closed fuel injector completely into that Immersed spray hole or only slightly out of it protrudes. The ring formed between the pin and the spray hole cross-section increases during the upward stroke as soon as the nozzles needle lifts from its seat. Here is supposed to stop suddenly the throttling effect can be avoided. An indication of how this throttle pin course with regard to the formation of coke approaches does not appear from this document.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Drossel­ zapfendüse der eingangs genannten Art einen möglichst verkokungsunempfindlichen Zumeßquerschnitt im Spritzloch des Düsenkörpers zu ermöglichen, um über den gesamten Betriebsbe­ reich der Brennkraftmaschine ein zufriedenstellendes Einspritz­ und Verbrennungsverhalten zu erzielen.The invention is based, with a choke the task cone nozzle of the type mentioned one as possible coking-insensitive cross-section in the spray hole of the To allow nozzle body over the entire Betriebsbe the engine has a satisfactory injection and to achieve combustion behavior.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved in accordance with the invention specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics.

Bei dieser besonderen Zapfenausführung läßt sich zwar auch ein Koksansatz im Spritzlochbereich nicht völlig vermeiden, jedoch wirkt sich der Koksansatz, der sich üblicherweise brennraum­ seitig beginnend in diesem Bereich am stärksten ausbildet, an schräg verlaufenden Flächen am Zapfen weniger aus und nur in Form einer sich stabilisierenden dünnen Schicht in einer Stärke von einigen µ. Auch der nadelsitzseitige Abschnitt ist von der Koksbildung weniger betroffen. Dies hängt damit zusammen, daß dieser Abschnitt weiter vom Brennraum entfernt liegt und auf­ grund des anschließend angeordneten brennraumseitigen Abfla­ chungsabschnitts einen Drosselweg mit einer kürzeren Länge aufweist, in dem außerdem im Hinblick auf den durch die gene­ relle Wahl einer Abflachung auf einen kleinen, für Koksansatz weniger kritischen Umfangsbereich konzentrierten Kraftstoff­ durchlaßquerschnitt eine intensive, Kokspartikel mitreißende Strömung vorherrscht. Es tritt also insgesamt kein Zukoken bis zum völligen Verschluß des Spritzlochbereiches ein. Vielmehr tritt ein stabilisiertes Verkokungsverhalten an beiden Anflächungen der hintereinander liegenden Abschnitte des Zap­ fens ein, durch das ein zufriedenstellender Einspritzmengen­ verlauf sichergestellt ist, so daß der eine geringere Anschlifftiefe aufweisende, hauptsächlich im Kaltstart und im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wirkende nadelsitzseitige Abschnitt der Abflachung bei dem anfänglich kleinen Hub und kleiner Einspritzmenge trotz Koksansatzes noch eine ausrei­ chende Ausbildung des Kraftstoffstrahles und somit nagelfreien Kaltstart ohne Aussetzer und Blaurauchentwicklung ermöglicht. Auch der brennraumseitige Abschnitt der Abflachung steuert dank seiner geringen Koksansatzschicht die größere Einspritzmenge für den Teillast- und Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine ohne eine nachteilige Beeinflussung des Verbrennungsablaufs.With this special cone design, one can also Do not completely avoid coke in the spray hole area, however  affects the coke batch, which is usually the combustion chamber most educated in this area sloping surfaces on the tenon less and only in Form of a stabilizing thin layer in one thickness of a few µ. The section on the needle seat side is also from the Coke formation less affected. This is due to the fact that this section is further away from the combustion chamber and on due to the subsequent arranged flap on the combustion chamber side section a throttle path with a shorter length has, in addition with regard to the by the gene Real choice of a flattening on a small one, for coke batch less critical peripheral area concentrated fuel passage cross-section an intensive, entraining coke particles Current prevails. So there is no total coking until to completely close the spray hole area. Much more stabilized coking behavior occurs on both Flattening the successive sections of the Zap fens through which a satisfactory injection quantities course is ensured, so that the less Depth of cut, mainly in cold start and in Idle operation of the internal combustion engine acting on the needle seat side Section of flattening at the initially small stroke and a small injection quantity is still sufficient despite the coke batch appropriate training of the fuel jet and thus nail-free Cold start without misfires and blue smoke development possible. The flattened section on the combustion chamber also controls thanks to the small amount of coke deposits the larger injection quantity for part-load and full-load operation of the internal combustion engine without adversely affecting the combustion process.

Aus der JP-Abstract 58-1 83 859 ist zwar eine Drosselzapfendüse mit einem zylindrischen Nadelzapfen bekannt, der eine einzige zur Düsennadellängsachse hin geneigte Anflächung wegen einer geringeren Anfälligkeit gegen Koksansatz aufweist, aber keine daran anschließende weitere Anflächung. Der sich an diese ein­ zige Anflächung anschließende, nur aus der Zeichnung ersicht­ liche konische Ansatz hat offensichtlich mit der Vermeidung von Koksansatz nichts zu tun und ist eher mit dem auch am Zapfen­ ende der erfindungsgemäßen Düse im Anschluß an die beiden Ab­ flachungsabschnitte angeordneten konischen Ansatz vergleichbar.JP-Abstract 58-1 83 859 is a throttle pin nozzle known with a cylindrical needle pin, the one Flattened towards the longitudinal axis of the nozzle needle because of a has less susceptibility to coke, but none  subsequent further flattening. The one at this one subsequent flattening, only visible from the drawing liche conical approach obviously has to do with avoiding Coke base has nothing to do and is more like that on the spigot end of the nozzle according to the invention following the two From flat sections arranged conical approach comparable.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und förderliche Wei­ terbildungen der Erfindung angegeben.In the subclaims are advantageous and beneficial Wei terbildung the invention specified.

Der Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is based on ver in the drawing illustrative embodiments described in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 im Schnitt den unteren Teil einer Drosselzapfen­ düse mit abgeflachtem Nadelzapfen, der aus zwei in Spritzrichtung hintereinander angeordneten Abschnitten besteht, Fig. 1 in section the lower part of a pintle nozzle with a flattened needle pin which consists of two consecutively in the spraying direction arranged sections,

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Drosselzapfendüse. Fig. 2 is a bottom view of the throttle pin nozzle.

In Fig. 1 ist lediglich der untere Bereich einer für luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen mit Nebenkammer vorgesehenen Drosselzapfendüse 1 gezeigt, deren im Düsenkörper 2 geführte Düsennadel 3 einen zylindrisch ausgebildeten dros­ selnden Nadelzapfen 4 bzw. Drosselzapfen aufweist, der bei Schließlage der Düsennadel 2 in einem Spritzloch 5 liegt und ab einem bestimmten Kraftstoffdruck entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes sowie gegen eine Rückstellkraft aus dem Spritzloch 5 austaucht.In Fig. 1, only the lower region of a throttle pin nozzle 1 provided for air-compressing injection internal combustion engines with a secondary chamber is shown, the nozzle needle 3 guided in the nozzle body 2 of which has a cylindrically shaped throttling needle pin 4 or throttle pin, which lies in a spray hole 5 when the nozzle needle 2 is in the closed position and from a certain fuel pressure against the flow direction of the fuel and against a restoring force from the spray hole 5 .

Zwischen dem Spritzloch 5 und dem Drosselzapfen 4 ist - bezogen auf den Umfang des Spritzloches 5 - in einem bestimmten Bereich ein bevorzugter Durchlaßquerschnitt 6 für den Kraftstoff vorgesehen, der durch eine Abflachung 7 mit zwei in Spritz­ richtung hintereinander angeordneten Abschnitten gebildet ist, von denen der obenliegende nadelsitzseitige Abschnitt mit 7a und der untere brennraumseitige Abschnitt mit 7b bezeichnet ist, welcher zur Düsennadellängsachse 8 einen geringeren Ab­ stand als der nadelsitzseitige Abschnitt 7a aufweist (Fig. 1 und 2).Between the spray hole 5 and the throttle pin 4 - based on the circumference of the spray hole 5 - a preferred passage cross-section 6 is provided for the fuel, which is formed by a flat 7 with two consecutively arranged sections in the spray direction, of which the Overlying needle seat side section with 7 a and the lower combustion chamber side section with 7 b is referred to, which was to the nozzle needle longitudinal axis 8 from a lower than the needle seat side section 7 a ( Fig. 1 and 2).

Nach Fig. 1 verläuft zum Beispiel der obere Abschnitt 7a par­ allel zur Längsachse 8 der Düsennadel 3, während der sich ohne Absatz anschließende Abschnitt 7b etwa um 10° geneigt zur Dü­ sennadellängsachse 8 angeordnet ist, so daß zwischen Spritzloch 5 und Abschnitt 7b ein zunehmender Durchlaßquerschnitt 6 zur Brennraumseite hin entsteht.According to Fig. 1, the upper portion 7 a par allel extends, for example, to the longitudinal axis 8 of the nozzle needle 3, while the subsequent without heel portion 7 b is about inclined at 10 ° nozzle needle longitudinal axis to SI 8 is arranged so that between the spray hole 5 and Section 7 b there is an increasing passage cross section 6 towards the combustion chamber side.

Gegebenenfalls kann der Abschnitt 7a zur Düsennadellängsachse 8 ebenfalls schräg angeordnet sein, wobei sich zwischen den Ab­ schnitten 7a, 7b ein Ansatz befinden kann, d. h., daß sich, was z. B. fertigungstechnisch günstig ist, der brennraumseitig ge­ neigt angeordnete Abschnitt 7b an den ventilseitig geneigt verlaufenden Abschnitt 7a unter Bildung einer Stufe anschließt.Optionally, the portion may also be arranged obliquely to a longitudinal axis of the nozzle needle 8 7 wherein the cut between From 7 a, 7 b are an approach can, that is, what z. B. is technically favorable, the combustion chamber side ge inclined section 7 b to the valve side inclined section 7 a connects to form a step.

Der Übergang 9 von dem einen zum anderen Abschnitt liegt bei auf ihrem Nadelsitz 10 aufsitzender Düsennadel 3 in der unteren Hälfte des Spritzloches 5, und zwar von der brennraumseitigen Mündung 11 etwa ein Drittel der Spritzlochlänge entfernt.The transition 9 from one section to the other lies with the nozzle needle 3 seated on its needle seat 10 in the lower half of the spray hole 5 , namely about a third of the spray hole length from the combustion chamber-side opening 11 .

Die unterschiedlichen Möglichkeiten bzgl. des Verlaufs und der Anordnung der Abflachungsabschnitte 7a, b erlauben eine opti­ male Anpassung an jeweilige Brennkraftmaschinen mit vier oder mehr Zylindern, die verschieden hohe Reibleistungen und demnach einen entsprechenden Einspritzmengenbedarf haben, insbesondere bei kleinen Lasten und im Leerlauf. Eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern benötigt aufgrund der höheren Reibleistung pro Zylinder eine geringfügig größere Menge als solche mit mehr Zylindern. Die Anpassung an den Mengenbedarf ist dabei durch die Anschlifftiefe der Abflachungen erreichbar.The different possibilities with regard to the course and the arrangement of the flattening sections 7 a, b allow an optimal adaptation to respective internal combustion engines with four or more cylinders, which have different levels of friction and accordingly have a corresponding injection quantity requirement, in particular with small loads and at idle. An internal combustion engine with four cylinders requires a slightly larger amount than those with more cylinders due to the higher friction output per cylinder. The adjustment to the quantity required can be achieved through the bevel depth of the flats.

Claims (3)

1. Drosselzapfendüse für die Kraftstoffeinspritzung bei einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere Vorkammermaschine, mit einer unter dem Druck des einzu­ spritzenden Kraftstoffes entgegen der Kraftstoffströmungs­ richtung und gegen eine Rückstellkraft mit ihrem Nadelsitz von einer Sitzfläche im Düsenkörper abhebenden Düsennadel, deren im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter drosselnder Zapfen bei Schließlage der Düsennadel in ein konzentrisch zum Zapfen im Düsenkörper ausgebildetes Spritzloch ein­ taucht, wobei durch eine über die drosselnde Länge des Zapfens an diesem ausgebildete Abflachung zwischen letzterer und der gegenüberliegenden Spritzlochwand ein bevorzugter Kraftstoffdurchlaßquerschnitt gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung (7) aus zwei in Spritzrichtung hinter­ einander angeordneten Abschnitten (7a, 7b) besteht, von denen der nadelsitzseitige Abschnitt (7a) parallel oder in Spritzrichtung zur Düsennadellängsachse (8) hin geneigt verläuft und daran, gegebenenfalls unter Bildung einer zu letzterer hin einspringenden Stufe, der brennraumseitige, in Spritzrichtung zur Düsennadel­ längsachse hin geneigt verlaufend ausgebildete Abschnitt (7b) der Abflachung (7) anschließt.1. Throttle pin nozzle for fuel injection in an air-compressing internal combustion engine, in particular prechamber machine, with a direction under the pressure of the fuel to be injected against the fuel flow direction and against a restoring force with its needle seat lifting off a seat in the nozzle body, the substantially cylindrical throttling pin at The closed position of the nozzle needle is immersed in a spray hole formed concentrically with the pin in the nozzle body, a preferred fuel passage cross section being formed by a flattening of the pin over the throttling length of the pin and the opposite spray hole wall, characterized in that the flattened portion ( 7 ) there are two sections ( 7 a, 7 b) arranged one behind the other in the spray direction, of which the section ( 7 a) on the needle seat side is parallel or in the spray direction to the longitudinal axis of the nozzle needle ( 8) runs inclined towards and from (7 b connects) the flattening (7) optionally, forming a re-entrant back to the latter stage of the combustion chamber side, in the longitudinal axis of the spray direction of the nozzle needle extending inclined portion formed. 2. Drosselzapfendüse mit zur Düsennadellängsachse parallel angeordnetem nadelsitzseitigem Abschnitt der Abflachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der brennraumseitige Abschnitt (7b) der Abflachung (7) mit einer Neigung von etwa 10° zur Düsennadellängsachse (8) hin verläuft.2. Throttle pin nozzle with the needle seat-side section of the flattening arranged parallel to the nozzle needle longitudinal axis according to claim 1, characterized in that the combustion chamber-side section ( 7 b) of the flattening ( 7 ) extends at an inclination of approximately 10 ° to the nozzle needle longitudinal axis ( 8 ). 3. Drosselzapfendüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Schließlage befindlicher Düsennadel (3) der Übergang von einem zum anderen Abschnitt (7a, 7b) der Ab­ flachung (7) in der unteren brennraumseitigen Hälfte des Spritzloches (5), insbesondere im oberen Bereich dieser Spritzlochhälfte, liegt.3. throttle pin nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that when the nozzle needle ( 3 ) is in the closed position, the transition from one to the other section ( 7 a, 7 b) from the flat ( 7 ) in the lower combustion chamber side half of the spray hole ( 5 ), especially in the upper area of this spray hole half.